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四旋翼飞行器姿态控制方法和实现
  • ISSN号:1000-0577
  • 期刊名称:《系统科学与数学》
  • 时间:0
  • 分类:TP273[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
  • 作者机构:浙江工业大学信息工程学院,杭州310023
  • 相关基金:国家自然科学基金(61273117),浙江省自然科学基金重点项目(LZ15F03003),浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)(2014R403087)资助课题.
中文摘要:

研究了小型四旋翼飞行器惯导系统的姿态解算和控制问题.首先,文章采用三阶近似毕卡四元数算法来解决四旋翼飞行器的姿态解算问题,进而将该算法与卡尔曼滤波器相结合,避免了陀螺仪的积分累积误差,有效消除了四旋翼飞行器机体振动引起的传感器测量误差.其次,根据姿态解算得到的姿态角,设计了积分分离PID和串级PID控制器进行姿态控制.最后,将设计的姿态解算算法和姿态控制算法应用到四旋翼飞行器平台上,实现了四旋翼飞行器的姿态控制,验证了文章算法的有效性.

英文摘要:

This paper is concerned with the attitude determination and control for a small four-rotor aircraft plant. First, a third-order approximated Peano-Baker Quaternion algorithm is used to solve the attitude determination problem for the aircraft. Then, the algorithm combined with Kalman filter is introduced to avoid accumulated errors of gyroscope and to eliminate the sensor measurement errors induced by the four-rotor aircraft airframe vibration. Second, based on the obtained attitude solution, the integral separating PID and cascaded PID controllers are designed for the attitude control. Finally, a four-rotor aircraft platform is developed, and the effectiveness of designed attitude determination and control algorithms is illustrated by this platform.

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期刊信息
  • 《系统科学与数学》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院数学与系统科学研究院
  • 主编:张纪峰
  • 地址:北京中关村中国科学院系统科学研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jssms@iss.ac.cn
  • 电话:010-62555263
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0577
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2019/O1
  • 邮发代号:2-563
  • 获奖情况:
  • 1997年数学类期刊影响因子第三名,2000年获中科院优秀期刊三等奖,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),德国数学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:6798